MAQUINAS DEL TIEMPO

MAQUINAS DEL TIEMPO

La posibilidad de realizar viajes por el tiempo se ha convertido en un motivo recurrente de la literatura de ciencia ficción. Pero, a pesar de la popularidad alcanzada entretanto por estos paseos temporales en la literatura de ficción, hasta hace muy poco la mayoría de los científicos no los consideraban algo serio, importante y sobre todo realizable. Aunque H.G.Wells conceptuaba al tiempo como la cuarta dimensión, incluso antes que el matemático Herrmann Minkowski, describió con demasiado poco detalle los principios físicos según los cuales debería funcionar su máquina del tiempo.

Fue cuando Albert Einstein publicó en el año 1905 su teoría Especial de la Relatividad, cuando se proporcionaron los primeros indicios sobre cómo podrían llevarse a la práctica esos viajes por el tiempo. Precisamente el núcleo fundamental de la Teoría de la Relatividad de Einstein es la afirmación de que el tiempo no es absoluto ni universal, sino relativo, dependiendo de la situación cinética del observador. Esta aseveración trae consigo una grave consecuencia: dos observadores que se encuentran en diferentes estados dinámicos comprobarán distancias de tiempo diferentes entre dos sucesos observados por ambos. Aunque no es necesario insistir sobre la célebre paradoja de los hermanos gemelos, en este caso si uno de ellos emprende una expedición espacial, en la que viaje a una velocidad muy próxima a la de la luz, sus años en la nave serán cada vez más largos, y los años que pasan mientras tanto en la Tierra serán cada vez más cortos. Por eso, cuando al cabo de unos años de viaje el astronauta regresase, volvería a una Tierra en la que habrían transcurrido ya bastantes miles o incluso millones de años. La hipótesis de la relatividad hace posible una especie de viaje en el tiempo: un pasaje al futuro, que ya no ha de ser contemplado como simple posibilidad teórica o como una fantasía de ficción. De hecho, relojes atómicos situados a bordo de aviones y naves espaciales han medido las diminutas dilataciones de tiempo que se producen incluso a las comparativamente pequeñas velocidades a las que se mueven tales máquinas.
Las partículas subatómicas, que con frecuencia se aproximan a la velocidad de la luz, están sometidas por su parte también a fuertes distorsiones temporales. Esto supone que durante su vida extremadamente corta estas partículas subatómicas pueden recorrer distancias mucho mayores que las que abarcarían en condiciones normales. Por ejemplo, una gran parte de la radiación de fondo que cae sobre la superficie terrestre está compuesta por muones que sufren una distorsión del tiempo. Estos muones son producidos en las capas más altas de la atmósfera terrestre por los rayos cósmicos que allí caen. Luego los muones atraviesan los muchos kilómetros de distancia que les separan de la superficie terrestre, a pesar de que sólo existen durante dos microsegundos, es decir, un tiempo apenas suficiente para recorrer unos pocos centenares de metros.

Lamentablemente, estos ejemplos de viajes al futuro no conllevan posibilidad alguna de regresar más tarde al presente. Viajar desde el futuro hasta el presente es naturalmente lo mismo que viajar desde el presente hacia el pasado, idea mucho más problemática, aunque tampoco totalmente absurda. Según los postulados principales de la Teoría de la Relatividad resulta que, si un objeto pudiera moverse con mayor rapidez que la luz, conseguiría avanzar marcha atrás en el tiempo. Pero conseguir un movimiento más veloz que la luz por medio del método normal, es decir, por vía de la aceleración es imposible. Si se intenta acelerar un cuerpo rompiendo la barrera de la luz, dicho cuerpo protesta, volviéndose más y más pesado. Cada vez precisa mayor energía para aumentar su velocidad y, si dicho cuerpo se acerca mucho a la barrera de la luz, su masa se vuelve tan infinitamente grande que nunca podrá alcanzar la velocidad de la luz.

No tiene ningún sentido, pues, intentar un ataque directo a la barrera de la luz, aunque existe una estrategia alternativa. Vulgarmente la velocidad se define como el tiempo que se necesita para salvar la distancia existente entre dos puntos. Si se consiguiera acortar el camino entre ambos puntos, el viaje podría realizarse en un tiempo notablemente menor. En una travesía sobre nuestro planeta desde Madrid hasta Camberra, en Australia, por ejemplo, dado que la superficie terrestre es curva, se atajaría el recorrido taladrando un túnel a través del centro de la Tierra. Cuando Albert Einstein amplió su Teoría de la Relatividad en 1915 planteó el siguiente postulado: el espacio puede ser también curvo ¿Por qué?. Porque la gravitación, la fuerza de la atracción entre masas, se manifiesta como deformación, distorsión o curvatura del espacio o, más exactamente, del tiempo espacial de cuatro dimensiones.

Si el espacio es curvo, existe entonces alguna posibilidad de acortar el camino entre dos puntos del mismo. Pero, ¿cómo puede taladrarse un agujero o un túnel a través del espacio?. El siguiente experimento puede exponer de forma visible y clara lo que esto significa. Si se dobla una hoja de papel por la mitad, de modo que resulten dos superficies que casi se toquen mutuamente y se las atraviesa con un pequeño tubito, obtendremos un atajo que las conecta. Extrapolando al espacio, habría que añadir naturalmente una dimensión: el papel bidimensional se convertiría en un espacio tridimensional, y luego esta figura tridimensional formada por la hoja de papel doblada pasaría a ser el tiempo espacial cuatridimensional. Parece evidente pues, que un tubo atravesando el tiempo espacial curvo acortaría enormemente el trayecto entre dos puntos A y B, situados a un año luz de distancia, por ejemplo.

Estos túneles espaciales son los famosos agujeros de gusano de los que tanto hablan últimamente los físicos. Un astronauta que viajara a través de uno de estos agujeros de gusano podría llegar desde el punto A hasta la meta B mucho antes que un rayo de luz que recorriera el camino habitual entre A y B. El astronauta se movería a través del tiempo espacial con mayor rapidez que la luz. Un escenario de estas características conlleva naturalmente varias condiciones previas: el espacio ha de curvarse realmente tanto como la hoja de papel del experimento y ha de existir una conexión transversal del tipo indicado. De la Teoría General de la Relatividad se deduce que es posible la existencia de un agujero de gusano, si se dan unas condiciones de gravitación adecuadas. Más aún, ya en 19l6 el físico alemán Karl Schwarzschild descubrió casualmente una especie de agujero de gusano: se encontró con que las ecuaciones de Einstein sobre el campo de gravedad permitían, desde el punto de vista del lenguaje matemático actual, la descripción de un agujero negro unido a otra región espacio-temporal a través de un agujero de gusano. Esta circunstancia es equivalente a la del experimento con la hoja de papel, excepto en una diferencia importante: la entrada y la salida del agujero de gusano se encuentran dentro del agujero negro.

Al encontrarse en el interior del agujero negro no sirve como atajo. ¿Por qué? Porque el interior de un agujero negro no es estático y tampoco se encuentra en reposo. Schwarzschild propone un agujero de gusano que se abre y vuelve a cerrar otra vez espontáneamente, pero un objeto que cayera dentro del agujero negro nunca tendría tiempo suficiente para introducirse a través del agujero de gusano, mientras permaneciera abierto, ni siquiera un impulso de luz sería lo suficientemente veloz. ¿Cuál es el problema? Sencillamente que el campo gravitacional del agujero negro posee una fuerza de atracción tan inmensa, que el agujero de gusano se derrumba otra vez sobre sí mismo casi en el mismo momento de su formación. Si existiera alguna manera de reducir esa gravedad dentro del agujero negro, ¿no podría entonces mantenerse abierto durante el tiempo suficiente para permitir un viaje a otras regiones del espacio?. El astrofísico Kip Thorne y sus colegas del Caltech, Instituto de Tecnología de California en Pasadena, han lanzado recientemente una hipótesis que apunta directamente hacia ese objetivo, que ha sorprendido a toda la comunidad científica.

Para entender lo que estos físicos estadounidenses tienen en perspectiva, antes conviene ocuparnos un poco en revisar el concepto de la gravitación, tal y como está expuesto en la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Según esta teoría, la gravedad no se genera sólo a partir de la masa. Si bien es cierto que el campo gravitatorio de nuestra Tierra es producido casi totalmente por la masa del planeta, según la Teoría de la Relatividad también la presión es una fuente de gravedad. (En la presión hay energía, y la energía es el equivalente de la masa). Sin embargo, no somos conscientes de que también la presión produce gravitación, ya que este fenómeno empieza a ser importante sólo cuando los valores son verdaderamente enormes. La presión que ejerce un kilogramo de aire, por ejemplo, produce sólo una billonésima de la gravitación que sale de la masa de este aire.

Ahora bien, la presión posee una propiedad muy interesante, que a su vez le falta a la masa: la presión puede ser positiva o negativa. Por presión negativa se entiende una tracción: un trozo de goma, que se estira en todas las direcciones, ejerce una presión negativa. Cuando la masa se encuentra bajo presión negativa, también la contribución de esta presión a la gravedad de la masa será negativa, es decir, que actuará en contra de la gravitación. Naturalmente, la masa produce también gravitación positiva, y esto es lo que resultará decisivo también en la mayoría de los casos. Los físicos de Caltech sospechan, sin embargo, que podrían existir clases tan exóticas de materia, que la antigravitación de su presión negativa es más fuerte que la gravitación de su masa. El resultado neto sería un rechazo en vez de una atracción. Si en el interior de un agujero de gusano pudieran crearse ahora tales circunstancias exóticas, la antigravitación que sale de semejante materia podría superar a la gravitacìón del agujero de gusano, impidiéndole derrumbarse sobre sí mismo antes de terminar el viaje en el tiempo.

La posibilidad de que un agujero de gusano resulte transitable depende, pues, de que puedan crearse esas extrañas circunstancias en las que el efecto de la presión negativa sea más potente que el de la masa. Hasta hace poco tiempo la mayoría de los físicos del mundo habrían rechazado por descabellada una tesis así. Pero ahora, el estudio de la teoría del campo cuántico nos enseña que la respuesta posiblemente sería afirmativa. ¿Por qué?. La contestación tiene mucho que ver con el principio de incertidumbre del célebre físico y premio nobel alemán Werner Heinsenberg, que establece que todas las magnitudes mensurables están sometidas a oscilaciones de valor casuales impredecibles. La energía es una cantidad medible sobre la que el principio de indeterminación afirma que puede aparecer espontáneamente, es decir, sin causa exterior, aumentos muy considerables de energía, pero que duran muy poco tiempo. Estos aumentos no presuponen que exista materia pues también pueden producirse en un vacío absoluto. Una de las maneras en que las fluctuaciones de la energía cuántica se manifiestan es en la formación de partículas. Los fotones o partículas de luz, por ejemplo, pueden aparecer espontáneamente, de repente, en un espacio por lo demás vacío. Pero, al ser estas partículas producto de fluctuaciones temporales de la energía, vuelven a desaparecer otra vez muy pronto. Tenemos que imaginarnos el espacio vacío como un fermento de la actividad cuántica, en el que aparecen y desaparecen constantemente estos fotones y otras partículas con existencia temporal.

Para distinguir estos fotones transitorios del vacío, que viven de la energía prestada de las fluctuaciones cuánticas, de los fotones auténticos que conocemos, los denominamos virtuales. Por lo demás, en el laboratorio hay un método para demostrar la existencia de estos fotones virtuales. Se utiliza el efecto Casimir, llamado así por el físico holandés Hendrik Casimir, quien ya en el año 1948 señaló que tenía que existir una diminuta fuerza de atracción entre dos placas metálicas paralelas, pues provocaba una perturbación sobre el vacío cuántico: dado que las placas reflejan las partículas de la luz, también reflejarán esos transitorios fotones virtuales que aparecen espontáneamente en el vacío cuántico. Casimir demostró con un cálculo, considerado hoy como clásico, que el encierro de los fotones virtuales entre las dos superficies reflectantes ocasiona una presión negativa pequeñísima, que aparece como fuerza de atracción de una placa sobre la otra. Experimentos realizados ahora han confirmado la existencia real de tal fuerza.
Los astrofísicos que trabajan en Caltech presentan el efecto Casimir como un ejemplo de cómo podría producirse presión negativa: si imaginamos un par de placas reflectantes colocadas extremada mente cerca una de otra, debido a la atracción Casimir, estas placas estarán forzosamente pegadas entre sí. Para que no suceda deberá cargarse eléctricamente cada una de las placas, de modo que se forme entre ambas una repelencia eléctrica que compense exactamente el efecto de la atracción según Casimir.

Todo este sistema se podría instalar, al menos imaginariamente, en la garganta de un agujero de gusano. En este caso, por un lado se cumpliría la ecuación del campo de la gravitación de Einstein, como demuestran los cálculos. Por otro, esta antigravitación del sistema de placas sobre todo sería suficiente para que el agujero de gusano no se derrumbase sobre sí mismo ni quedase preso en el interior de un agujero negro. Sin embargo, las bocas de entrada y salida del agujero de gusano no serían entonces agujeros negros, que no dejan escapar jamás sus presas, sino simples regiones donde reinase una gravedad mayor. Un hipotético observador podría llegar hasta allí con total seguridad de poder luego regresar sin ser engullido para siempre. Pero, ¿cómo se produce y qué sucede en ese viaje en el tiempo?. Un agujero de gusano sólo es adecuado como máquina del tiempo, en el caso de que un observador lo atravesara y saliera libremente de nuevo por el otro lado. Para el grupo científico de Caltech este fantástico pasaje en el tiempo se conseguiría estirando el agujero de gusano. De aquí en adelante la nueva teoría se adentra ya por los fascinantes caminos de la aventura y la fantasía: ambos extremos o bocas del agujero de gusano podrían compararse con la paradoja de los gemelos, uno de los cuales sale de viaje por el espacio, mientras que el otro permanece en casa. De esta forma, al mismo tiempo que un extremo del agujero de gusano se mantendría fijo en su lugar, el otro sería lanzado hacia el exterior a una velocidad próxima a la de la luz, provocando su estiramiento. Luego pararía y regresaría de nuevo a su posición de partida.

Gracias a esta dilatación se produce una diferencia de tiempo relativa entre ambos extremos del agujero de gusano: la boca fija habrá adelantado a la otra, que se ha movido en el tiempo; exactamente igual que el hermano gemelo que quedó en la Tierra comprueba que ha en vejecido mucho más que el otro que regresa a casa desde el espacio. Por eso, si un observador penetrase en el agujero de gusano por el extremo fijo, al salir por la boca en movimiento se encontraría otra vez en el pasado. La máquina del tiempo de H. G. Wells puede ser una realidad. Porque además, si el pasajero del tiempo atravesara de nuevo el agujero de gusano en dirección contraria, podría regresar otra vez al futuro. Ambos extremos del agujero de gusano podrían estar muy próximos entre sí en el espacio; tan pronto como el agujero de gusano es estirado y luego otra vez encogido, se produce, al menos en teoría, una diferencia de tiempo permanente entre sus dos extremos.

Pero aún hay que vencer muchas dificultades, como un problema que afecta a la parte más importante del sistema: las placas. Es de importancia vital que la propia masa y estructura interna de éstas no produzcan mayor efecto de gravitación que de su opuesto, de antigravitación. Además, ¿cómo puede un viajero en el tiempo atravesar las placas sin perturbar el delicado equilibrio en que se basa este sistema?. ¿A través de una escotilla, quizá?. Otra dificultad añadida: ¿cómo se manipulan los extremos del agujero de gusano, puesto que no son otra cosa que espacio vacío? No pueden ser sencillamente agarrados y acelerados, como si fueran un trozo de materia, sino que hay que actuar sobre ellos con algún tipo de fuerza eléctrica o gravitacional.
Al mismo tiempo habría también que lograr que el diámetro del agujero no se vea reducido a cero, mientras se va estirando. No obstante, prescindiendo de estas dificultades, ¿cómo se fabrica un agujero de gusano?. El grupo de Caltech asegura que, precisamente a causa de las mencionadas fluctuaciones cuánticas, se están formando constantemente agujeros de gusano virtuales en el espacio. Pero, añade también que su tamaño es un problema: según los cálculos alcanzan sólo 0,000 000 000 000 000 000 01 veces el tamaño de un núcleo de átomo. A escala ultramicroscópica, el espacio sería, según esto, un laberinto de tales estructuras y tendría esas complicadas estructuras que los físicos denominan espuma espaciotemporal.
Lógicamente, si estos agujeros de gusano virtuales se pudieran separar de la espuma espaciotemporal y se pudieran hinchar hasta proporciones macroscópicas, podrían utilizarse en efecto entonces como máquinas del tiempo. Dicho en otras palabras: todo espacio existente a nuestro alrededor está plagado de diminutas máquinas del tiempo, de cortísima duración de vida. Únicamente necesitamos un método para describir cómo podríamos apoderarnos de ellas.

Hay que destacar, no obstante, que los técnicos del grupo Caltech no intentan poner en práctica un experimento de este tipo. Su verdadero motivo para efectuar el análisis es puramente teórico. Pretenden aclarar si las leyes de la física permiten, en principio, la existencia de máquinas del tiempo. Pero esto es una cuestión muy profunda e importante, puesto que si se demostrara que es posible efectuar un viaje al pasado, aunque sólo fuera en las circunstancias más extraordinarias y mejor seleccionadas, se vería amenazada toda la solidez de la física :el viaje en el tiempo llevaría consigo algunas de las paradojas más conocidas y que no son aceptadas. Célebre se hizo el ejemplo de ese viajero en el tiempo que visitaría a su propia madre durante la niñez de ésta y la asesinaría. Pero, si su madre hubiera muerto de niña, entonces no podría haber nacido él. En este caso no existiría él mismo, no habría podido emprender el viaje en el tiempo, ni tampoco asesinar a su madre. Por otra parte, sin embargo, si su madre no fue asesinada y él resulta que está vivo, entonces pudo emprender el viaje en el tiempo y matar a su madre...

Paradojas de este tipo aparecen, no obstante, aunque no se emprenda ningún viaje al pasado. Es suficiente con modificar el pasado desde el presente para crear problemas muy graves y complicados. Supongamos una máquina del tiempo que envíe únicamente una señal al pasado (lo cual sería mucho más fácil de conseguir que transportar una persona hasta allí). Al emisor de la señal se le podría equipar con un mecanismo de autodestrucción, cuyo impulso disparador sería la recepción de la propia señal. Si se envía la señal, por ejemplo, a las dos de la tarde y se recibe a la una, el aparato explotaría a la una. Pero, en tal caso, no podría haber enviado la señal a las dos. O sea, que no explosiona. Pero entonces envía la señal ... y así sucesivamente.

Tales paradojas son muy apreciadas por los escritores de ciencia-ficción y son incluidas una y otra vez en sus historias. Pero en la física estas incompatibilidades no están permitidas. Por eso nos encontramos ante la cuestión de qué debemos pensar si se descubre que la máquina del tiempo, de acuerdo con las leyes físicas conocidas, resulta ser una posibilidad seria. En ese caso las leyes conocidas tendrían que ser de algún modo erróneas y deberían ser sustituidas por otras que excluyan los viajes en el tiempo. De ello resulta, sin embargo, que la investigación teórica de los agujeros de gusano y de otras posibles máquinas del tiempo supone un extraordinario filtro para conseguir teorías físicas aceptables. Puede ser que, como resultado de estas últimas y sorprendentes investigaciones, tengan que volverse a estructurar de nuevo grandes partes de la física.

Naturalmente, también podemos reaccionar de otro modo ante esta apremiante cuestión: aceptando que son posibles los viajes en el tiempo y modificando al mismo tiempo nuestra idea de la realidad. Normalmente hablamos del pasado y nos referimos así a una cantidad definida de situaciones que han precedido al estado actual del universo y al mismo tiempo han sido su causa. Todos los fenómenos paradójicos que aquí hemos citado están en dependencia de la relación causa-efecto. Nuestras actuaciones presentes determinan el futuro. Si conforman también el pasado, ayudan al mismo tiempo a conformar el presente, configurando las acciones que a su vez las han conformado a ellas. Nos encontramos entonces ante un círculo vicioso de causas, pero que no tiene por qué ser paradójico. Sin embargo, en realidad es enormemente confuso cómo poder evitar que se produzcan este tipo de círculos viciosos paradójicos.

Todavía hay otra vía a través de la cual se podría solucionar el problema: la idea de que existen muchas realidades. En la actualidad es muy popular la suposición de que, al mismo tiempo que el universo en el que nosotros vivimos, existen también miles de otros universos, tras los cuales hay otras causas diferentes. Esta idea resulta de forma totalmente natural a partir de la física cuántica, por lo que algunos de los científicos más prominentes han tomado muy en serio este supuesto. Según su versión físico-cuántica, habría muchos otros universos tan parecidos al nuestro, que el hombre apenas si podría encontrar ninguna diferencia. Algunos de esos universos se distinguirían sólo por el estado de un único átomo. En aquellos universos cuyas diferencias respecto al nuestro fueran muy pequeñas, deberíamos imaginárnoslos también dotados de habitantes, que prácticamente no se distinguirían de nosotros mismos. En el edificio de esta teoría de los universos múltiples, el viaje en el tiempo no plantea ningún problema, suponiendo que sólo sean permitidos los viajes al pasado de otro universo. De esta forma, volviendo de nuevo al ejemplo de la paradoja anterior, un viajero en el tiempo podría encontrar en el pasado una niña, que no podría distinguirse de la niña que fue su madre antes de nacer él. Si matase a esta niña, no influiría sobre su propia suerte futura, puesto que, al regresar al futuro, estaría otra vez en su propio universo en el que todavía viviría su madre.

Sin embargo, antes de finalizar expongamos una idea clara: aún en el caso de que podamos solucionar la paradoja que va unida a los viajes en el tiempo, esto no significa, ni con mucho, que algún día podamos emprender efectivamente viajes en el tiempo. Existe todavía un fuerte argumento en contra. Suponiendo que nuestros descendientes construyesen una máquina del tiempo, tomando un agujero de gusano de la espuma espaciotemporal y aumentándolo el tamaño suficiente, ¿qué sería lo primero que harían?. Probablemente regresarían al pasado para visitar a aquellas personas que fueron las primeras en tener esta idea. Pero, por lo que yo estoy informado, en el Caltech de Pasadena no han recibido todavía ninguna visita procedente del futuro...